CN102480780B - 毫微微基站路由器的时间同步方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种毫微微基站路由器的时间同步方法，包括：提取核心网络的线路时钟信息，比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息，根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。以及一种毫微微基站路由器的时间同步系统，包括：用于提取核心网络的线路时钟信息的装置，用于比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息的装置，用于根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步的装置。本发明能够使超微微基站路由器时钟和NTP服务器之间的时钟同步更为稳定和准确。

Description

毫微微基站路由器的时间同步方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及毫微微Femto基站路由器BSR(BaseStation Route)的核心网络时间同步技术。
背景技术
毫微微基站路由器是面向家庭室内的极低发射功率通信基站路由器，以较低的代价延伸了移动信号的室内覆盖，满足了移动终端用户在室内场景下对高速数据业务的需求，并且可以综合提供各种传统的固网业务。随着各类室内综合业务在通信业务中占有的比重日益提升，Femto基站路由器凭借其价格低、使用方便等特点，在支持室内综合业务上显示出非常显著的优势。
Femto基站路由器将通信基站的功能延伸到室内环境中，在实现现有的基站路由器的一些重要支撑功能方面，也面临着新的挑战，时钟同步问题就是其中的关键问题之一。
超微微基站路由器通过网络时间协议NTP(Network Time Protocol)服务器从全球定位系统GPS(Global Position System)时钟参考源获取时钟信息，并要求以+/-100ppb精度传送。但是，在一些情况下，因为GPS卫星的问题，例如，GPS卫星故障，GPS时钟源不能提供时钟信息。
目前网络中通常使用时钟包括原子钟、石英时钟和GPS卫星时钟。原子钟主要是铯钟和铷钟。
铯原子钟：利用铯原子的能量跃迁现象构成的谐振器来稳定石英晶体振荡器的频率。这是一种长期频率稳定度和精确度很高的时钟，其长期频偏优于1×10-11，可以作为全网同步的最高等级的基准主时钟。缺点是可靠性、浪费的能量较高并且构造复杂，在3至5年后就需要替换新的铯束管。
铷原子钟：性能没有铯钟好，但是其短期频率稳定度较高，频率可调范围大于铯原子钟，长期稳定度低一个量级左右，寿命约10年。铷原子钟适于作某个同步区的基准时钟，经常作为本地级参考频率标准。
石英晶体振荡器：短期稳定性高、造价低廉、可靠性高、寿命长、频率稳定性范围很宽。缺点是长期频率稳定度不好，一般高稳定度的石英晶体振荡器可以作为长途交换局和端局的从时钟
GPS卫星时钟：从GPS卫星上获取标准的时间信号，时间同步具有更高的精度和稳定性，但是，GPS卫星时钟必须依靠GPS卫星的正常工作。
当GPS卫星出现故障时，超微微基站路由器无法获取准确的GPS卫星时钟，这会导致网络通信故障，因此，为了增加可靠性，必须依靠其它的稳定时钟源来提高系统时钟稳定性和准确性。
发明内容
为了解决GPS卫星因故障无法提供GPS时钟源的情况，本发明提供利用多时钟源来为毫微微基站路由器提供基准时间的方法。
毫微微基站路由器通过STM-N线路时钟提取单元从STM-N信号中提取核心网络线路时钟信息，并将上述核心网络线路时钟信息与内部时钟信息和外部时钟信息进行比较，获得质量等级最高的时钟信息。
毫微微基站路由器中的NTP客户端会向NTP服务器发送时间同步请求，NTP服务器的时间单元接收质量等级最高的时钟信息，计算当前的UTC时间，NTP服务器的协议处理单元创建时间同步响应数据包，并将所述数据包发送给毫微微基站路由器，毫微微基站路由器根据所述时间同步响应来完成时间同步。
根据本发明的一个方面，提供一种毫微微基站路由器的时间同步方法，其特征在于，所述方法包括：
提取核心网络的线路时钟信息；
比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息；
根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。
根据本发明的另一个方面，提供一种毫微微基站路由器的时间同步系统，其特征在于，所述系统包括：
用于提取核心网络的线路时钟信息的装置；
用于比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息的装置；
用于根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步的装置。
优选地，所述比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息具体为：
根据同步状态信息中的同步数字序列同步质量等级描述来确定核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息中同步质量等级最高的时钟信息。
优选地，通过内部振荡器来获得所述内部时钟信息。
优选地，通过同步设备定时物理接口来获取外部时钟信息。
优选地，所述外部时钟信息为GPS时钟信息。
根据本发明的另一个方面，提供一种毫微微基站路由器的时间同步系统，其特征在于，所述系统包括：
同步数字系列物理接口单元，提取核心网络的线路时钟信息，将核心网络线路时钟信息发送到同步设备定时源单元；
同步设备定时源单元，比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息；
根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。
根据本发明的另一个方面，提供一种毫微微基站路由器的时间同步系统，其特征在于，所述系统包括：
同步数字系列物理接口单元，提取核心网络线路时钟信息，将线路时钟信息发送到同步设备定时源单元；
同步设备定时源单元，比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息；
网络时间协议服务器，根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。
优选地，所述系统还包括：
再生段终端单元，处理STM-N帧的再生段开销；
复用段终端单元，处理STM-N帧的复用段开销，恢复同步状态信息，将同步状态信息发送到同步设备管理单元；
同步设备管理单元，收集告警信息，根据所述告警信息控制同步设备定时源单元。
优选地，所述网络时间协议服务器还包括：
时间单元，接收同步质量等级最高的时钟信息，计算当前的UTC时间；
协议处理单元，创建时间同步响应数据包，并将所述数据包发送给毫微微基站路由器。
优选地，所述同步设备定时源单元通过其内部的振荡器获得内部时钟信息。
优选地，所述同步设备定时源单元通过同步设备定时物理接口获得外部时钟信息。
优选地，所述外部时钟信息为GPS时钟信息。
优选地，所述告警信息为以下内容中的至少一个：接收信号丢失告警信息、帧丢失告警信息、帧失步告警信息以及复用段告警信号。
优选地，所述比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息具体为：
根据同步状态信息中的同步数字序列同步质量等级描述来确定比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息中同步质量等级最高的时钟信息。
优选地，所述根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步具体为：
毫微微基站路由器发送NTP查询消息包给NTP服务器，该消息包带有其离开毫微微基站路由器时的时间戳，该时间戳为T1；
当所述NTP消息包到达NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加到达NTP服务器的时间戳，该时间戳为T2；
当所述NTP消息包作为响应消息包离开NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加离开NTP服务器的时间戳，该时间戳T3；
当毫微微基站路由器接收到所述响应消息包时，在所述响应消息包中添加新的时间戳，该时间戳为T4；
毫微微基站路由器根据T1、T2、T3和T4的值计算出其与NTP服务器之间的时间偏差offset，利用所述时间偏差offset的值校正毫微微基站路由器的时间，其中，Offset＝(T2-T1)-(T4-T3)/2。
本发明的有益效果为：
在本发明中，提供新的时钟参考源“SDH核心网”以及其STM-N线路时钟提取单元来同步超微微基站路由器的时钟。本发明能够使超微微基站路由器时钟和NTP服务器之间的时钟同步更为稳定和准确。
相对于现有的时钟参考源，这种新的时钟源具有两个优点：
1.更为稳定，因为提供了三个时钟源，并且将核心网络作为三个时钟源的一个将更为稳定。
2.更为准确，因为同时存在三个时钟源，例如STM-N线路时钟源、GPS时钟源和内部时钟源。并且每次都可以在高于质量阈值的时钟源中选择质量等级最高的时钟源或在没有高于质量阈值的时钟源时，选择质量等级最高的时钟源。
附图说明
图1为现有技术中利用GPS时钟实现毫微微基站路由器时钟同步的结构图；
图2为根据本发明实施方式的毫微微基站路由器的时间同步系统的结构图；
图3为根据本发明实施方式的SDH物理接口单元的结构图；
图4为根据本发明实施方式的毫微微基站路由器的时间同步方法的流程图。
具体实施方式
如图2所示，在本发明的实施方式中，STM-N线路时钟提取设备包括6个单元：SDH物理接口单元、再生段终端单元、复用段终端单元、同步设备管理功能单元(SEM)和同步设备时间源。下面具体介绍上述单元以及各个单元之间的关系。
1.SDH物理接口单元(SDH Physical Interface Module，SPI)
SDH物理接口单元是光路和设备的接口，主要实现光/电变换、电/光变换、提取线路定时信息以及相应告警的检测。SDH物理接口单元获取线路时钟信息(例如，TTL电平时钟)，并将线路时钟信息发送到同步设备定时源单元锁相，锁定频率后，再由同步设备定时源单元将定时信号发送到定时单元，NTP服务器用定时信号来构造NTP响应数据包。
当SDH物理接口单元接收的STM-N信号失效(例如：无光、光功率过低或传输性能劣化使误码率BER劣于10-3等)，SDH物理接口单元判断STM-N信号是否正常，如果丢失则产生接收信号丢失R-LOS(Received-Lost ofSignal)告警，并将R-LOS状态告知同步设备管理功能单元。
2.再生段终端单元(Regenerator Section Terminal unit，RST)
再生段终端单元处理核心网络线路时钟STM-N帧的再生段开销，再生段终端是再生段开销RSOH(Regenerator Section Overhead)的源和宿，再生段终端单元在构成SDH帧信号的过程中产生再生段开销(发方向)，并在相反方向(收方向)处理(终结)再生段开销。
再生段终端单元判断从SDH物理接口单元得到的是定时信号还是R-LOS告警：如果再生段终端单元从SDH物理接口单元接收信号丢失(LOS，Lost Of Signal)报警信号，并将报警信号报告给同步设备管理功能单元。如果是正常的定时信号，则检查A1和A2字节以判断帧是否失步以产生R-OOF(Received-Out Of Frame，帧失步)或R-LOF(Received-Lost OfFrame，帧丢失)告警。
(1)在信号流从再生段终端单元到复用段终端单元的方向：
STM-N的电信号及定时信号或接收信号丢失R-LOS告警信号(如果有的话)由SDH物理接口单元点送至再生段终端单元，若再生段终端单元收到的是R-LOS告警信号，则由复用段终端单元生成复用段告警信号(MS-AIS，Multiplex Section)，利用K2(b6-b8)开销字节。复用段告警信号为包含有效RSOH并且信号的其余部分为全“1”时的STM-N信号，并将报警信号报告给同步设备管理功能单元
若再生段终端单元接收的是正常信号流，那么再生段终端单元开始搜寻A1和A2字节进行定帧，帧定位就是不断检测帧信号是否与帧头位置相符合。若连续5帧以上无法正确定位帧头，设备进入接收信号帧失步R-OOF(Received-Out Of Frame)状态，再生段终端单元向SEM同步设备管理单元上报接收信号帧失步告警R-OOF。在帧失步时，若连续两帧正确定帧，则退出R-OOF状态。R-OOF持续了3ms以上设备进入接收帧丢失R-LOF状态，再生段终端单元向SEM同步设备管理单元上报接收帧丢失R-LOF(Received-Lost Of Frame)告警。
再生终端单元对SDH物理接口单元输入的信号进行了正确帧定位后，再生终端单元对STM-N帧中除再生段开销第一行字节外的所有字节进行解扰，解扰后提取再生段开销并进行处理。再生段终端单元校验B1字节，若检测出有误码块，则本端产生再生段背景误码块RS-BBE(RegeneratorSection Background Block Error)；再生段终端单元同时将E1、F1字节提取出传给开销接入单元OHA(Overhead Access)(图1中未示出)处理公务联络电话；将D1-D3提取传给SEM同步设备管理单元，处理D1-D3上的再生段OAM(Operaion，Administration and Maintenance，操作，管理和维护)命令信息。
(2)在信号流从复用段终端单元到再生段终端单元的方向：
再生段终端单元写再生段开销，计算B1字节，并对除再生段开销第一行字节外的所有字节进行扰码。
3.复用段终端单元(Multiplex Section terminal module，MST)
这个单元处理复用段开销MSOH(Multiplex Section Overhead)，其恢复同步状态信息S1，并且发送同步质量级别信息到SEM同步设备管理单元。S1字节表达ITU-T不同的时钟质量级别，为了在时钟信号指令不好时，切换到质量等级更高的时钟源。
复用段终端单元检测STM-N帧中的K1，K2字节，如果K2字节b6-b8连续3帧为111，则产生MS-AIS告警。
表1是ITU-T已定义的同步状态信息编码。ITU-T定义的S1字节用于传递时钟源的质量信息。它利用段开销字节S1字节的高四位，来表示16种同步源质量信息。
表1
  S1(b5-b8〕   S1字节   SDH同步质量等级描述
  0000   0x00   同步质量不可知(现存同步网)
  0001   0x01   保留
  0010   0x02   G.811时钟信号
  0011   0x03   保留
  0100   0x04   G.812转接局时钟信号
  0101   0x04   保留
  0110   0x06   保留
  0111   0x07   保留
  1000   0x08   G.812本地局时钟信号
  1001   0x09   保留
  1010   0x0A   保留
  1011   0x0B   同步设备定时源(SETS)信号
  1100   0x0C   保留
  1101   0x0D   保留
  1110   0x0E   保留
  1111   0x0F   不应用作同步
4.同步设备管理单元(Synchronizing Equipment Management unit，SEM)
这个单元收集并处理其它单元的状态信息，进行相应的管理操作，例如。向各个功能块下发命令，收集各功能块的告警、性能事件，通过DCC(Data Communication Channel，数据通信信道)通道向其它网元传送OAM信息，向网络管理终端上报设备告警、性能数据以及响应网管终端下发的命令，DCC(D1-D12)通道的OAM内容是由SEM同步设备管理单元决定的，并通过MCF在RST和MST中写入相应的字节，或通过MCF功能块在RST和MST提取D1-D12字节，传给SEM同步设备管理单元处理。并且处理来自复用段终端单元的S1字节。
如果所收集的信号丢失LOS和帧丢失LOF报警信息超过阈值，同步设备管理单元将控制同步设备定时源单元进入保持模式。
在保持模式中，时钟源利用定时基准信号丢失前所存储的最后频率信息作为其定时基准而工作。也就是说时钟有“记忆”功能，通过“记忆”功能提供与原定时基准较相符的定时信号，以保证时钟频率在长时间内与基准时钟频只有很小的频率偏差。但是由于振荡器的固有振荡频率会慢慢地漂移，故此种工作方式提供的较高精度时钟不能持续很久。此种工作模式的时钟精度仅次于正常工作模式的时钟精度。
如果报警消失，SEM同步设备管理单元控制同步设备定时源单元恢复到正常状态。
根据S1比特进行时钟保护切换：
首先定义同步时钟源和多个时钟基本源(例如，STM-N线路时钟源、GPS时钟源和内部时钟源)的质量阈值。以及，每次在高于质量阈值的时钟源中选择最高级的时钟源。并且，如果没有高于质量阈值的时钟源，那么就选择最高级的时钟源。
STM-N线路时钟源：在来自STM-N的帧的S1值中取回它的值，由SDH物理接口单元从STM-N线路信号中提取。
GPS时钟基本源：在S1字节的0X08中定义它的值(G.812本地传送交换时钟信号)，由同步设备定时物理接口SEPTI(与SETS连接)单元提供的输入接口获得。
内部时钟源：在S1字节的0X0B中定义它的值，是同步设备时钟源单元的内部时钟源信号，由SETS的内部振荡器提供。
如果所述三个时钟源的时钟源质量高于其它两个，那么将选择所述时钟源作为最终时钟源。如果STM-N线路中断，来自STM-N线路的S1质量信息不应当作为时钟源，并且在表1中0X0F中获得它的值。接着，GPS时钟源值为最高的一个，将其选择作为时钟源。但是如果GPS时钟源不可用，那么只能选择内部时钟源作为最终的时钟源。
5.同步设备定时源单元(Synchronizing Equipment Timing Sourceunit，SETS)
这个单元通过SDH物理接口单元从STM-N信号的时钟信号中提取来自核心网络线路时钟信息。同步设备定时源单元具有两种模式，保持模式和正常模式，这两个模式的切换依靠SEM同步设备管理单元所收集的来自其它单元的报警信息。
此外，同步设备定时源单元具有内部振荡器，通过内部震荡器获得内部时钟源。而且，所述同步设备定时源单元通过同步设备定时物理接口提取的外部时钟信息，其中，外部时钟信息优选为GPS时钟信息。
总结来说，本发明的优选实施方式中，利用同步设备定时源单元来提供定时时钟信号，SETS时钟信号的来源有3个：
由SPI功能块从线路上的STM-N信号中提取的时钟信号；
由SETPI(同步设备定时物理接口，Synchronizing Equipment TimingSource Module Physical Interface)提取的外部时钟源，如：2MHz方波信号或2Mbit/s；
由SETS的内置振荡器产生的时钟。
SETS对这些时钟进行锁相后，选择其中一路高质量时钟信号，传给设备中除SPI外的所有功能块使用。同时SETS通过SETPI功能块向外提供2Mbit/s和2MHz的时钟信号，可供其它设备(例如，交换机、SDH网元等)作为外部时钟源使用。
Femto基站路由器需要定时时钟以保证网络的同步，使设备能正常运行。因此，Femto基站路由器需要通过访问NTP服务器来实现时间同步。通常地，Femto基站路由器中的NTP客户端会向NTP服务器发送时间同步请求，通过NTP服务器接收时间同步请求，并向NTP客户端发送时间同步响应，Femto基站路由器根据所述时间同步响应来完成时间同步。
NTP服务器包括：时间单元和协议处理单元。时间单元，接收质量等级最高的时钟信息，计算当前的UTC时间。时间单元可以位于NTP服务器外部(未示出这种情况)或NTP服务器内部。
协议处理单元，创建时间同步响应数据包，并将所述数据包发送给毫微微基站路由器。根据基本UTC时间和来自同步设备时间单元源单元的时钟频率来确定年、月、和日。协议处理单元包括：计数器单元和计时器单元，所述步骤如下：
初始化64位的UTC时间字节，高32位作为年、月、日、小时、分钟和秒，而低32位为小于一秒的值。
首先，根据获取的高质量时钟源时钟频率来计算每秒的时钟脉冲数量，一秒钟的最大时钟脉冲数量为“MaxSecPulseNum”。
初始化计数器和计时器，一旦接收到时钟信号，计数器就计数，当接收到每个时钟脉冲跳跃时加一，当到达“MaxSecPulseNum”时，计时器启动，在UTC时间的秒比特中加1秒；当到达60秒时，在UTC时间的分钟比特上加1；类似的处理应用于小时、日、月和年。
当NTP客户端发送请求NTP服务器时，其发送当前UTC时间到NTP服务器的协议处理单元，以用于构建响应数据包，接着将其发送回Femto BSR的NTP客户端。
当Femto基站路由器的NTP客户端发送请求时，NTP服务器的协议处理单元使用时间单元来计算当前的UTC时间，从而构建NTP响应分组，并将其发送给NTP客户端，具体如下：
Femto基站路由器的NTP客户端发送NTP查询消息包给NTP服务器，该消息包带有其离开毫微微基站路由器时的时间戳，该时间戳为T1；当所述NTP消息包到达NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加到达NTP服务器的时间戳，该时间戳为T2；当所述NTP消息包作为响应消息包离开NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加离开NTP服务器的时间戳，该时间戳T3；当毫微微基站路由器接收到所述响应消息包时，在所述响应消息包中添加新的时间戳，该时间戳为T4；Femto基站路由器的NTP客户端根据T1、T2、T3和T4的值计算出NTP客户端与NTP服务器之间的时间偏差offset，利用所述时间偏差offset的值校正Femto基站路由器的时间，其中，Offset＝(T2-T1)-(T4-T3)/2。
图3为根据本发明实施方式的SDH物理接口单元的结构图。
SDH设备一般具有从线路信号中提取定时参考的功能。该功能的实现一般是通过SDH线路接口单元和数字锁相环(DPLL，Digital Phase LockedLoop)从STM-N线路信号中直接抽取时钟。除此外，还采用了时钟数据恢复(CDR，Clock&Data Recovery)电路和TIE(Time Interval Error，时间间隔误差)纠正电路，以进一步减小时钟抖动；并采用具有保持功能的DPLL，在输入线路信号中断时仍可保持一定精度的时钟输出；另外，除输出满足G.813要求的155.520MHz和2.048MHz时钟外，还可以提供19.44MHz，1.544MHz，8KHz等多种输出时钟。
如图3所示，SDH物理接口单元包括：时钟恢复和线路解码单元、适配单元以及时钟低抖动处理单元。
时钟恢复和线路解码单元：时钟恢复与线路解码单元对STM-1线路信号进行内部定时信号的提取以及解码，将CMI码(Coded Mark Inverse，传号反转码)转换为NRZ码(Not Return Zero，不归零码)，其时钟和数据均以PECL(Positive Emitter Couple Logic，正射极耦合逻辑)差分信号输出，其中时钟信号经电平变换和分频后送时钟低抖动处理单元。
该单元主要由G IGA公司的STM-1线路接口接收芯片GD16362A加少许外围器件构成。GD16362A内部包含一个线缆均衡器、时钟数据恢复电路、CMI解码器及LOS(Loss of Signal，信号丢失)检测器输出。其核心技术为CDR，其内部的低噪声多谐振荡器可控范围大，调频范围超过工作频率的20％。该单元输出的STM-1时钟固有抖动小于等于1.5UI(在抖动频率为1kHz左右时)。GD16362A参考时钟端接19.44MHz晶振，作为参考时钟源，它有助于输入数据无跳变时的时钟输出以及有数据跳变时的快速捕捉。
适配单元将GD16362A输出的155.520MHz PECL时钟转换为19.44MHzTTL电平时钟，提供给时钟低抖动除了单元使用。适配单元包括：PECL电平驱动器，PECL-TTL电平转换器和八分频器。
时钟低抖动处理单元的作用是进一步降低时钟抖动，在输入定时信号有干扰时输出低抖动的时钟，并使输出定时信号质量满足G.813规范的要求。该单元以带保持功能的数字锁相环DPLL为核心，同时配置了输入损伤监测电路、TIE(时间间隔误差)纠正电路及输出接口电路等辅助单元，其核心芯片采用SDH同步芯片MT90401AB。
输入参考信号上的相位跳变(比如输入时钟从一路切换到另一路)会导致DPLL输出信号相位跳变，使输出时钟产生较大抖动，这是不允许的。TIE纠正电路利用可编程延迟线来防止产生这种情况：在正常情况下，用延迟线的输出时钟作为DPLL的输入，DPLL锁定于输入时钟；在输入时钟切换时，状态机先使DPLL转移到保持模式，此时DPLL用以前保存的数据产生时钟，而不用延迟线的输出时钟；比较电路测量新的输入时钟和DPLL输出反馈时钟之间的相位差，并用该相位差控制可编程延迟线产生相应的延迟，使延迟线的输出时钟处于和以前一样的相位位置上，然后状态机使DPLL转回到正常模式，重新锁定于延迟线的输出时钟，因此抑制了输出信号相位跳变。但由于延迟线有延迟，所以DPLL输出时钟和输入参考之间存在一个固定相位差，且每次输入切换时，相位差就会变一次。
DPLL中的DCO(Digital Cont rolled Oscillator，数控振荡器)有正常、保持和自由振荡3种工作模式。正常模式输出相位锁定于输入信号。保持模式一般是在输入时钟丢失时利用先前锁定状态下保存的频率信息来控制DCO，此时输出频率等于正常模式时的最后锁定的频率，但抖动特性不及正常模式，其输出时钟精度取决于DCO本身精度和温漂以及正常模式的最后30ms到60ms时间中输入参考时钟上是否存在大的抖动。自由振荡模式是在长时间处于保持模式后振荡器固有频率慢慢漂移而超过了保持条件，此时DCO自由运行，输出频率和精度等于芯片外接的20MHz振荡器。
与普通DPLL相比，方案在DPLL的环路滤波器前增加了相位斜率限制器。确保DPLL在所有输入暂态条件下输出相位斜率小于限值。对SDH，该限值为53ns/1.326ms。输入损伤监测电路监视输入信号，在输入时钟丢失或频偏过大时使DPLL进入保持模式，在输入信号恢复后又回到正常模式。输出接口电路利用模拟锁相环倍频、分频产生各种频率的输出时钟。其中155.520MHz时钟是由19.44MHz经8倍频后以低电压差分信号LVDS电平输出。
图4为根据本发明实施方式的毫微微基站路由器的时间同步方法。具体包括：
首先，提取核心网络线路时钟信息。
SDH物理接口单元提取STM-N信号中的核心网络线路时钟信息，将线路时钟信息发送到同步设备定时源单元锁相。
接着，同步设备定时源单元比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息。
同步设备定时源单元提取核心网络线路时钟信息，通过其内部的振荡器获得内部时钟信息，通过同步设备定时物理接口提取的外部时钟信息。其中，所述外部时钟信息为GPS时钟信息。然后，根据同步状态信息中的同步数字序列同步质量等级描述来确定比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息中同步质量等级最高的时钟信息。
最后，根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。
Femto基站路由器中的NTP客户端会向NTP服务器发送时间同步请求，NTP服务器的时间单元接收质量等级最高的时钟信息，计算当前的UTC时间，NTP服务器的协议处理单元创建时间同步响应数据包，并将所述数据包发送给毫微微基站路由器，Femto基站路由器根据所述时间同步响应来完成时间同步。
所述根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步具体为：Femto基站路由器的NTP客户端发送NTP查询消息包给NTP服务器，该消息包带有其离开毫微微基站路由器时的时间戳，该时间戳为T1；当所述NTP消息包到达NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加到达NTP服务器的时间戳，该时间戳为T2；当所述NTP消息包作为响应消息包离开NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加离开NTP服务器的时间戳，该时间戳T3；当毫微微基站路由器接收到所述响应消息包时，在所述响应消息包中添加新的时间戳，该时间戳为T4；Femto基站路由器的NTP客户端根据T1、T2、T3和T4的值计算出NTP客户端与NTP服务器之间的时间偏差offset，利用所述时间偏差offset的值校正Femto基站路由器的时间，其中，Offset＝(T2-T1)-(T4-T3)/2。

Claims (25)

1.一种用于毫微微基站路由器的时间同步方法，其特征在于，所述方法包括：
提取核心网络的线路时钟信息；
比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息；
根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。
2.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息具体为：
根据同步状态信息中的同步数字序列同步质量等级描述来确定核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息中同步质量等级最高的时钟信息。
3.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，通过内部振荡器来获得所述内部时钟信息。
4.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，通过同步设备定时物理接口来获取外部时钟信息。
5.根据权利要求4所述的时间同步方法，其特征在于，所述外部时钟信息为GPS时钟信息。
6.一种用于毫微微基站路由器的时间同步系统，其特征在于，所述系统包括：
用于提取核心网络的线路时钟信息的装置；
用于比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息的装置；
用于根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步的装置。
7.根据权利要求6所述的时间同步系统，其特征在于，所述用与比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息的装置包括：
根据同步状态信息中的同步数字序列同步质量等级描述来确定核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息中同步质量等级最高的时钟信息。
8.根据权利要求6所述的时间同步系统，其特征在于，通过内部振荡器来获得所述内部时钟信息。
9.根据权利要求6所述的时间同步系统，其特征在于，通过同步设备定时物理接口来获取外部时钟信息。
10.根据权利要求9所述的时间同步系统，其特征在于，所述外部时钟信息为GPS时钟信息。
11.一种用于毫微微基站路由器的时间同步系统，其特征在于，所述系统包括：
同步数字系列物理接口单元，提取核心网络的线路时钟信息，将核心网络线路时钟信息发送到同步设备定时源单元；以及
同步设备定时源单元，比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息，
其中，根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
再生段终端单元，处理STM-N帧的再生段开销；
复用段终端单元，处理STM-N帧的复用段开销，恢复同步状态信息，将同步状态信息发送到同步设备管理单元；
同步设备管理单元，收集告警信息，根据所述告警信息控制同步设备定时源单元。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述同步设备定时源单元通过其内部的振荡器获得内部时钟信息。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述同步设备定时源单元通过同步设备定时物理接口获得外部时钟信息。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述外部时钟信息为GPS时钟信息。
16.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述告警信息为以下内容中的至少一个：接收信号丢失告警信息、帧丢失告警信息、帧失步告警信息以及复用段告警信号。
17.一种用于毫微微基站路由器的时间同步系统，其特征在于，所述系统包括：
同步数字系列物理接口单元，提取核心网络线路时钟信息，将核心网络线路时钟信息发送到同步设备定时源单元；
同步设备定时源单元，比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息；
网络时间协议服务器，根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
再生段终端单元，处理STM-N帧的再生段开销；
复用段终端单元，处理STM-N帧的复用段开销，恢复同步状态信息，将同步状态信息发送到同步设备管理单元；
同步设备管理单元，收集告警信息，根据所述告警信息控制同步设备定时源单元。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述网络时间协议服务器还包括：
时间单元，接收同步质量等级最高的时钟信息，计算当前的UTC时间；
协议处理单元，创建时间同步响应数据包，并将所述数据包发送给毫微微基站路由器。
20.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述同步设备定时源单元通过其内部的振荡器获得内部时钟信息。
21.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述同步设备定时源单元通过同步设备定时物理接口获得外部时钟信息。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述外部时钟信息为GPS时钟信息。
23.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述告警信息为以下内容中的至少一个：接收信号丢失告警信息、帧丢失告警信息、帧失步告警信息以及复用段告警信号。
24.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息，确定同步质量等级最高的时钟信息具体为：
根据同步状态信息中的同步数字序列同步质量等级描述来确定比较核心网络线路时钟信息、内部时钟信息和外部时钟信息中同步质量等级最高的时钟信息。
25.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述根据同步质量等级最高的时钟信息进行毫微微基站路由器的时间同步具体为：
毫微微基站路由器发送NTP查询消息包给NTP服务器，该消息包带有其离开毫微微基站路由器时的时间戳，该时间戳为T1；
当所述NTP消息包到达NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加到达NTP服务器的时间戳，该时间戳为T2；
当所述NTP消息包作为响应消息包离开NTP服务器时，NTP服务器在消息包中添加离开NTP服务器的时间戳，该时间戳T3；
当毫微微基站路由器接收到所述响应消息包时，在所述响应消息包中添加新的时间戳，该时间戳为T4；
毫微微基站路由器根据T1、T2、T3和T4的值计算出其与NTP服务器之间的时间偏差offset，利用所述时间偏差offset的值校正毫微微基站路由器的时间，其中，Offset＝(T2-T1)-(T4-T3)/2。
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